第三章石膏材料第一节概述模型即是物体的阳模,口腔模型是记录口腔各部分组织形态及关系的阳模,由口腔阴模(印模)灌注而成。

用于灌注模型的材料称之为模型材料。

口腔修复制作模型常用的材料主要包括熟石膏、人造石、超硬石膏、模型蜡等。

此外还有用于带模整体铸造而灌注耐高温的模型材料（如磷酸盐），用于制作金属模型的银汞合金及低熔合金，用于颌面膺复体修复需要的硅橡胶等。

目前我国使用的模型材料以熟石膏为主，精度要求较高的修复可采用人造石和超硬石膏。

则以人造石和超硬石膏为主，另外还有超硬人造石、超硬精密人造石、木质纤维素石膏等材料。

无论哪种模型材料灌注出来的模型，都是作为制作各种修复体的工作模型或者作为研究和记录的记存模型。

而作为制作修复体的工作模型，至少要求其能够完整、精确地复制出口腔组织的解剖形态。

这些就对模型材料提出了一些严格的要求。

理想的模型材料必须具备的性能要求有：1．具有良好的流动性及可塑性只有良好的流动性，才能使其在灌注过程中充满印模的各个细微部分，也只有良好的可塑性，才能够使材料在印模中成型并固化，复制出需要的模型。

2．具备适当的凝固时间凝固时间包括从灌注开始到模型脱出印模的时间。

模型材料的基本凝固时间一般要求在30~60分钟为宜。

3．尺寸稳定性好、精确读高即要求材料凝固后模型体积变化小,尺寸稳定不变形,能精确复制出口腔组织的解剖形态和结构。

4．能耐热，抗压缩强度大、表面硬度要高即要求模型材料在修复体的制作过程中，能耐一定高温、高压而不破碎，模型表面的硬度能经受修复体制作的磨损。

5．不与印模材料发生化学反应模型最终都要从印模中脱出，只要模型材料不与印模材料发生化学反应，才能保证模型容易从印模中脱出，并保持模型表面的光滑。

6．塑制蜡型的材料应体积稳定、易于雕刻，常温下容易操作，加热后易被除去并不留残渣。

7．操作简便，来源丰富，价格低廉，储存方便，便于广泛应用。

第二节熟石膏口腔临床所采用的熟石膏，又称煅石膏或半水石膏，是由生石膏经开放式加热脱水煅烧而成的β-半水石膏。

其制作方法是将研磨成粉的生石膏，置于110~120℃的温度下，脱去一部分结晶水而得到。

化学反应过程如下：2(CaSO4 * 2H2O）→2(CaSO4 * 1/2H2O)+3H20一、组成熟石膏的主要成分为半水硫酸钙以及未脱水的生石膏、过度脱水的无水石膏及少量杂质。

由于煅烧方法的不同，可得到ａ-半水硫酸钙或β-半水硫酸钙两种熟石膏。

普通的熟石膏为β-半水硫酸钙。

半水石膏又称半水硫酸钙，即CaSO4 * 1/2 H2O约占75%~85%。

生石膏残存未脱水的生石膏，即CaSO4 * 2 H2O约占5%~8%。

无水石膏指过度脱水的无水硫酸钙，即CaSO4约占5%~8%。

杂质为碳酸钙、二氧化硅、硫化物等矿物质，约占4%左右。

二、凝固原理熟石膏与水混合后，即发生水合反应，出现结晶凝固现象，最终又还原成白色不透明的二水硫酸钙——生石膏，并放出热量。

其反应过程如下：2(CaSO4 * H2O）+ 3H2O→2(CaSO4 * 2H2O)+Q根据化学反应的理论值计算，100g熟石膏粉只需要加水18.6ml。

但实际的需水量是理论值的2~3倍，即石膏粉100g应加水40~50ml。

这是因为熟石膏的溶解度很低（0.9/100ml），只有与过量的水在一起才能达到一定的溶解度，并很快出现饱和状态而形成过饱和溶液，之后结晶会在过饱和溶液中析出的针状二水硫酸钙晶体不断聚集在核心周围，彼此交联成网，最终凝固成为致密坚硬的固体。

在整个反应过程中，二水硫酸钙不断析出晶体，半水硫酸钙不断进行水合生成二水硫酸钙，随着二水硫酸钙的沉淀与结晶生成，新的半水硫酸钙又不断通过溶液进行水合作用，反应向着生成物方向移动，直到半水硫酸钙全部转化生成二水硫酸钙为止。

熟石膏基本凝固后，多余的水会暂时凝结在晶体之间，以后会逐渐挥发从而使石膏的强度增加。

当混合的水越多时，相对二水硫酸钙结晶核减少，凝固的时间延长，结晶间的相互交结现象也减少，结晶的固体也越松脆，加上多余的水挥发后，会形成更多的孔隙，材料的强度便会降低。

凝固反应过程中，因为受到熟石膏本身质量、粉水比例、环境温度、调拌器械的清洁与否、调拌时间及速度等方面的影响，凝固速度、凝固后材料的强度等都会不尽相同。

三、性能（一）凝固时间熟石膏的凝固过程一般可以分为初凝和终凝两个阶段。

从调和开始计算，初凝的时间一般为8-16分钟，这一阶段石膏表面失去光泽，不易破碎，但可用刀切削；终凝的时间一般为40-60分钟，这时石膏固体已经比较坚硬，不易被器械修整。

石膏的凝固时间受到下列因素的影响：1．熟石膏粉的质量熟石膏在制造过程中，由于煅烧温度和时间的控制掌握不同，其组成比例会有一定差异。

若加热脱水不够，其中含生石膏成分就较多，作为凝固的核心也就较多，其凝固速度就会加快，反之若加热脱水过度，其中含硬石膏（即无水硫酸钙）成份就比较多，其凝固的速度就会缓慢，甚至不凝固。

另外熟石膏粉在运输和储藏过程中若受潮吸水变性，也会使得凝固时间延长，甚至不能凝固。

影响熟石膏质量的因素一般有：（1）生石膏的质量：生石膏的纯度高、杂质少才能保证制得熟石膏的质量好。

（2）加热脱水的温度、时间：加热温度、时间不够，生石膏的含量较多；加热温度过高、时间过长，其含无水石膏的量就多。

（3）熟石膏的生产制作工艺：一般在制作工艺上以提高石膏的纯度为主，也可用石膏硬化剂代替水进行调和，或在模型表面直接涂层来提高石膏表面硬度、光洁度。

2．熟石膏粉与水的调和比例正确的调和比例既能保证石膏模型具有足够的强度，又能给操作者充足的操作时间。

若水量过多，凝固时间延长，抗压度和表面硬度明显降低；而水量过少，凝固时间加快，材料的流动性小，灌制的模型不准确，且凝固膨胀率增大、气泡多、脆性大、表面粗糙。

临床使用时一般熟石膏粉与水的比例大约为2：1（熟石膏粉：水=100g ：40ml-50ml）。

3．调拌的时间和速度调拌时间越长，调拌速度越快，不断打碎、形成更多的结晶中心，凝固的速度就加快，但膨胀率增大，强度会降低。

一般而言，调拌时间比调拌速度对拧国时间的影响要大。

4．环境温度的影响调拌熟石膏粉水的温度在0℃~3℃时，凝固速度与水温升高无明显关系；水温在50℃~80℃时，随着水温的升高反应会加剧，已经形成的二水硫酸钙晶体又被击碎，反而使凝固速度变慢；水温在80℃以上时，因为造成了二水硫酸钙的再脱水，从而形成半水硫酸钙而不凝固。

5．加速剂与缓凝剂的作用因为氯化物、硫酸盐、明矾等化学物质能加速石膏凝固的速度，故把这些物质称为加速剂，一般在气温很低的冬天选择使用。

而硼砂、枸橼酸钾等化学物质能够延缓熟石膏的凝固速度，故把这些物质称为缓凝剂，一般在气温较高的夏天适当使用。

（二）凝固膨胀熟石膏在凝固过程中出现的体积膨胀的现象称为凝固膨胀。

这是熟石膏水合反应时所产生的二水硫酸钙晶体的长大及水分蒸发后气孔的体积有所增大所致。

凝固膨胀的大小与水粉的比例有关，粉多水少时，由于结晶体迅速生成、挤压而使凝固的石膏膨胀；粉少水多时，结晶间的距离较大，相互间推动力较小而降低了膨胀。

但是水的比例过大会使凝固时间过长，石膏模型的强度降低。

当石膏模型的膨胀率影响到修复体的精确时，通常可以采用抗膨胀剂或增膨胀剂来调整摸乡的精度。

表（3-1）石膏膨胀的调整类型品名用量调节范围抗膨胀剂硫酸钠硫酸钾4%4%膨胀降低0.05%增膨胀剂醋酸钠适量膨胀增加1%以上（三）抗压强度如前所述，石膏调和时的粉水比例、调拌时间和调拌速度均可影响石膏拟稿凝固后的强度。

石膏与水调和后，大约在15分钟内初凝，此时强度较低，可用石膏切刀等器械对其进行切割。

1小时后基本凝固（终凝），此时模型具备有一定的硬度和强度，是模型从印模里脱出的最佳时间。

24小时石膏才完全凝固，此时石膏的强度达到最高（24MPa），因此石膏模型的应用，最好在石膏凝固干燥24小时后。

（其具体物理机械性能见表3-2）20406080100第一季度第三季度图3-1熟石膏凝固时间温度的变化（四）反应热熟石膏与水调和后发生凝固，其化学反应是放热的水合反应。

水合过程中放出热量，1mol 熟石膏放出的热量为16328.52J 。

调和后越稠厚，其生产的温度越高。

由于石膏材料是热传导的不良导体，故在凝固过程中，热量得不到及时散发，整已大块的石膏内部温度可以比表面高出20-30℃。

图3-1所示熟石膏凝固时的温度变化。

四、临床应用方法及注意事项熟石膏的调拌与灌模应用，是口腔修复科简单而常见的操作。

为了能够制作出准确、高强度的石膏模型，操作者必须按一定的规程进行操作。

临床使用方法及操作注意事项有以下几点：1． 临床应用时，要注意严格把握熟石膏的粉水调和比例，一般粉水比例为熟石膏粉：水=100g ：40～50ml （大约2：1）。

临床实际操作中，把握比例是以观察加入的熟石膏芬浸入水中后，表面没有多余的水为准。

要注意的是不得用改变粉水比例的方法来调整凝固时间和速度。

若调和后发现比例不合适，应重新取量调和，不能中途再加入熟石膏粉或水，否则会导致模型的强度下降、凝固膨胀加大、凝固时间缩短或不能凝固。

2． 根据灌注模型需要的量，将一定的水放入干净的橡皮碗内，然后逐渐加入熟石膏粉，观察比例合适后应立即开始调和，调和用石膏调拌刀均匀调拌，注意调拌工具一定要干净。

3． 调拌方式取一个方向匀速进行，不能顺时针方向、逆时针方向交替进行，以免带入空气使材料内出现大量气泡。

调和时间控制在40～60秒左右为宜，一般不超过60秒。

调拌的速度不宜(如控制石膏调拌刀在橡皮碗中1秒转动一圈)，以免人为带入气泡、或形成过多的结晶中心；调拌时间过长或过短以及调拌不匀等，都会导致石膏凝固膨胀增加、强度降低。

4． 灌注石膏模型时，应从印模的一侧逐渐加到另一侧，一般上颌印模从腭顶部开始，下颌印模从舌侧高处边缘开始，而且应不断震荡（可人工震荡或使用震荡仪），排除气泡，使得石膏注满印模的各个细微部位。

灌注的模型，要保证材料具有一定的厚度，一般模型底座的厚度不少于10mm 。

若是形状复杂的印模，可采用分段灌注，如在印模组织面先灌注一层人造石或超硬石膏（第三、第四节介绍），然后再灌注普通熟石膏，以保证模型的强度。

遇到前后有缺隙的孤立牙的印模，可在灌注过程中于孤立牙部位放置竹木签或钢丝，以防止脱模时模型折断。

5．根据熟石膏的性能特点，掌握好脱模和模型应用的时机。

脱模应在石膏终凝后，即灌注后1小时左右进行；模型使用则应在石膏凝固干燥24小时后开始为宜。

6．熟石膏粉容易吸潮变性，所以应存放于干燥的环境。

临床一般保存在有盖的塑料桶等密闭的容器中，使用后应及时盖好容器。